Une équipe internationale de scientifiques, emmenée par des chercheurs du Laboratoire de Physique Atmosphérique et Planétaire (LPAP / STAR Research Institute) de l’Université de Liège, vient d’observer, pour la première fois, une émission lumineuse, ou lueurs, dans le côté nuit de la planète Mars. Ces observations, considérées comme majeures, permettront de mieux comprendre la dynamique de la haute atmosphère de la planète rouge et ses variations tout au long de l’année, et auront donc un impact positif sur les futurs voyages vers la planète rouge.
Les chercheurs liégeois ont joué un rôle essentiel dans cette découverte. D’abord parce que ces observations ont été réalisées avec l’aide de l’Instrument UVIS-NOMAD présent à bord du satellite Trace Gas Orbiter (TGO) de l’Agence Spatiale Européenne (ESA) et pour lequel le Centre Spatial de Liège (CSA) avait été impliqué dans la conception. Il avait été inséré en orbite circulaire martienne à 400 km d’altitude en 2018.
Après avoir mis en évidence la présence d’une couche lumineuse verte entourant la planète du côté jour, ce sont également eux qui ont identifié l’émission de nuit, comme l’explique Jean-Claude Gérard, planétologue à l’ULiège. “Sur base d’une proposition émanant de notre laboratoire, l’instrument a été orienté vers le bord de la planète afin d’en observer l’atmosphère par la tranche”. En 2020 déjà, la présence d’une émission verte entre 40 et 150 km d’altitude pendant la journée martienne avait été détectée suite à la dissociation de CO2, le principal constituant atmosphérique, par le rayonnement solaire ultraviolet.
Le satellite TGO, qui observe l’atmosphère de nuit, vient donc de détecter une nouvelle émission entre 40 et 70 km d’altitude. “Cette émission est due à la recombinaison des atomes d’oxygène créés dans l’atmosphère d’été et transportés par les vents vers les hautes latitudes hivernales”, reprend Lauriane Soret, chercheuse au LPAP. Là, les atomes s’y recombinent au contact du CO2 pour reformer une molécule d’O2, et c’est cette dernière qui émet de la lumière dans le domaine visible.
Sur Vénus aussi
Cette émission lumineuse, dont l’intensité est élevée, se concentre dans les régions polaires au nord et au sud. Ce processus semble s’inverser chaque demi année martienne, une année complète durant 687 jours terrestres, et la luminosité change alors d’hémisphère. “Une émission similaire avait été analysée sur Vénus par la même équipe sur base des images du satellite ‘Venus Express’. Sur Vénus, les atomes voyagent de la face éclairée vers la face nocturne où ils émettent la même luminescence que sur Mars”, continuent les chercheurs.
Bon pour les voyages sur Mars
La poursuite de cette étude devrait apporter de précieux renseignements sur la dynamique de la haute atmosphère martienne et ses variations au cours de l’année martienne: “Ces nouvelles observations sont inattendues et intéressantes pour les futurs voyages vers la planète rouge”, se réjouit Jean-Claude Gérard. “L’intensité de la luminescence dans les régions polaires est telle que des instruments simples et relativement bon marché en orbite martienne pourraient cartographier et assurer le suivi des courants atmosphériques. Une future mission de l’ESA pourrait ainsi emporter une caméra qui en ferait l’imagerie globale. En outre, l’émission est suffisamment intense pour être observable au cours de la nuit polaire par des futurs astronautes en orbite ou à partir du sol martien”.
Et Benoit Hubert, chercheur qualifié du FNRS au LPAP de conclure : “La télédétection de ces émissions constitue un excellent outil pour sonder la composition et la dynamique de la haute atmosphère de Mars entre 40 et 80 km. Cette région est inaccessible aux méthodes de mesure directe de la composition à l’aide de satellite”.
Les résultats de cette étude ont fait l’objet le 9 novembre dernier d’une publication dans Nature Astronomy.
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